工(gōng)業(yè)機≥ ×≤(jī)器(qì)人(rén)的(de)普遍應用(yòng)促進了(le)制(₩∞₽'zhì)造業(yè)的(de)快(kuài)速發展，然而随著(zhe)制(¶'zhì)造業(yè)走向智能(néng)制(zhì∏♦)造，工(gōng)業(yè)機(jī)器(♠↔ qì)人(rén)的(de)傳統應用(yòng)方式已經無法滿足智能(néng)制(zhì)造的(de)自(zì)感知(zhī)、柔性化(huγ↑à)、高(gāo)速度、定制(zhì)化(huà)的(de)核心要(yào)求。♥€αε本文(wén)從(cóng)智能(néng)制☆&(zhì)造的(de)需求模式出發，分(f♥€'•ēn)析了(le)工(gōng)業(yè)機(jī¥")器(qì)人(rén)在智能(néng)制(zhì)造時(shí)代的(de)應用(yòng)趨勢，并以≥€∏在泰國(guó)某汽車(chē)零部件(jiàn)制(zhì)造業(yè•✔)企業(yè)的(de)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)智能(nén★δ g)化(huà)應用(yòng)為(wèi)例，詳細介紹了(le)工(gōn×"™g)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)智能(néng)化(huà)應用(yòng)的(de)方法和(hé)效果，為(wèi)智能(nén<÷g)制(zhì)造時(shí)代工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)的(de™•←)智能(néng)化(huà)應用(yòng)提供參考。
工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)也(≈πyě)稱作(zuò)機(jī)械臂，最早是(shì)用(yò∑ ng)來(lái)代替人(rén)類的(de)勞動而研發應用(yòng)的(de)。₽₽随著(zhe)制(zhì)造業(yè)和(®÷hé)工(gōng)業(yè)自(zì)動化(huà)Ω♠↓技(jì)術(shù)不(bù)斷發展，人(rén)們對(duì)制(zhì)造業≤✔→(yè)效率和(hé)人(rén)機(jī)工(gō&ng)程等逐漸具有(yǒu)越來(lái)越高(gāo)的(de)要(yào)求，因此機(jī)€₹器(qì)人(rén)在制(zhì)造業(y®©è)開(kāi)始大(dà)範圍應用(yòng★✘Ω)。近(jìn)年(nián)來(lái)，國(guó)家(jiā)不(b±γ ù)斷完善發展智能(néng)制(zhì)造的(de)産業(yè)政策，加快(✔"©↓kuài)推進傳統制(zhì)造業(yè)的(de)智能(néng)轉型，鼓勵支持<≈工(gōng)業(yè)企業(yè)向智能(néng)化(huà)方向發®δ✔展。《“機(jī)器(qì)人(rén)+”應用(yòng)行(xαφíng)動實施方案》提出，“到(dào)2¶↑β025年(nián)，制(zhì)造業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)密度較20ε✔20年(nián)實現(xiàn)翻番，服務機(jī)器(qì)人(rén)、特種機(jī)±✘♣×器(qì)人(rén)行(xíng)業(yè★•↕)應用(yòng)深度和(hé)廣度顯著提升，聚焦10大(dà)應用(yòng)©σ∏重點領域，突破100種以上(shàng)機(jī)器(qì)人(rén)創π™新應用(yòng)技(jì)術(shù)及解決方案，推廣200個(gè)以上(shàng)具有(y÷βǒu)較高(gāo)技(jì)術(shù)水(shuǐ)平、創新應用(yòng)模式和(hé€δ)顯著應用(yòng)成效的(de)機(jī)器(qì→♠)人(rén)典型應用(yòng)場(chǎng)景，全方位支持機(jī₩")器(qì)人(rén)行(xíng)業(yè)發展”。工(gōng)業(yè)↓↓≠機(jī)器(qì)人(rén)的(de)傳統應用(yòng)方式，基本<¶₩ 都(dōu)是(shì)在固定程序控制(zhì)下(xià)¶↕完成點到(dào)點的(de)經過示教的(de)固定✘γ±動作(zuò)，比如(rú)拾取、搬運、塗膠、機(jī)械加工(gōng)等固定軌䙥§迹作(zuò)業(yè)，無法擺脫既定程序的(de)控制(zhì)，去(q"γ'♣ù)自(zì)主探索未知(zhī)環境下(xià)的(de)作(✘β§zuò)業(yè)流程。而基于工(gōng)業(yè)4.0目标的(←≠αde)智能(néng)制(zhì)造，則對(duì)工(gōng)業(yè)機(j'₩ •ī)器(qì)人(rén)的(de)能(néng)力發出了(le)新的(d$↔₽e)挑戰，需要(yào)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)從(cóng)傳↕↓≤統的(de)應用(yòng)模式發展為(wèi)智能(né♥©♣ng)化(huà)的(de)應用(yòng)模式。
2.1 智能(néng)制(zhì)造與工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén♥©)近(jìn)年(nián)來(lái)，工(gōng)業(yè♠&)4.0概念的(de)提出，引發了(le)制(zhì)>♠♣₹造業(yè)制(zhì)造模式的(de)大(dà)討(t±₩≥×ǎo)論和(hé)大(dà)變革，人(rén)們的"→(de)認識由精益生(shēng)産向智能(né→₩ng)化(huà)生(shēng)産轉變，随之而來(lái)的(de)“智能(nén≠λg)制(zhì)造”成為(wèi)這(zhè)個(gè)時(shí)☆↑§代的(de)熱(rè)詞。根據國(guó)家(jiā)制<¥(zhì)造強國(guó)建設戰略咨詢委員(yuán)會(huì≠£₹∏)和(hé)中國(guó)工(gōng)程院戰略咨詢中心出版的(de)《智能(néng&☆)制(zhì)造》定義，智能(néng)制(zhì)造是(shì)基于物(wù)聯網¥>★、雲計(jì)算(suàn)、大(dà)數(shù)據等新一(yī ≤≥)代信息技(jì)術(shù)，貫穿設計(jì)、生(shēng)産、管理(lǐ)、服務等制(zh ÷ì)造活動各個(gè)環節，具有(yǒu)信息深度自(zì)感知(z£™hī)、智慧優化(huà)自(zì)決策、精準控制(zσπ¥hì)自(zì)執行(xíng)等功能(néngλ<→×)的(de)先進制(zhì)造過程、系統與模式的(de)>&$總稱
。因此，智能(néng)制(zhì)造下(xià)的(de)工(gōng)業(φ§>δyè)機(jī)器(qì)人(rén)應用(yòng)過程需要(yà± o)達到(dào)自(zì)感知(zhī)、柔性化('™™☆huà)、高(gāo)速度、定制(zhì)化(huà)的(de)核心要(yào)求，≈<≥ 通(tōng)過傳感器(qì)技(jì)術(shù)及智能(néng)化 ×(huà)的(de)運算(suàn)控制(zhì)技(jì)術(shùπα✘ )，使得(de)機(jī)器(qì)人(rén)具備主動獲取外(w∏♠≥™ài)界信息并主動分(fēn)析、運動控制(♣β£zhì)的(de)能(néng)力，增強工(✘α★≠gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)對(duì)環境的ε∞♥(de)主動适應和(hé)擺脫未知(zhī)環境對(duì)其作(zuò)業(yè)的§≤♠(de)制(zhì)約。2.2 我國(guó)工(gōng)業(yè)機(jīγ£)器(qì)人(rén)應用(yòng)®≥•現(xiàn)狀根據相(xiàng)關研究資料表明(míng)，目前我國(guó)已經成為(♦'σ✘wèi)全球最大(dà)的(de)工(gōng)業(yè)機(jīδ←)器(qì)人(rén)應用(yòng)市(shì)場(chǎng¶™)，且市(shì)場(chǎng)規模仍處于較快(kuài)增長(cháng) ♣λ的(de)階段。然而，雖然我國(guó)≈ 工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)應用(y→γ✘òng)市(shì)場(chǎng)巨大(dà)，但(dàn)目前£§多(duō)數(shù)應用(yòng)還(hái)停留在低(dī)端的(de)基本階段，主要(∑★yào)是(shì)替代人(rén)力的(de)簡單機(jī)械操作(zuò)，完成簡單的(de)↕©↑φ點到(dào)點的(de)基本作(zuò)業(yè)任務。這(zhè)種現(x&∏iàn)象主要(yào)受到(dào)以下(xià)幾♣☆∏個(gè)因素的(de)影(yǐng)響：1）成本考慮。初始投資成本對(duì)于許多(duō)中國(g γ↔uó)企業(yè)仍然是(shì)一(yī)個(gè)關鍵的(β≥de)考慮因素。對(duì)于大(dà)多(duō)數(shù)的(de)中小(xiǎo) §企業(yè)來(lái)說(shuō)，相(xi"©àng)對(duì)簡單的(de)機(jī)器(qì)人(rén)應用(y ®òng)可(kě)以解決企業(yè)的(de)某些(xiē)主要(yào)問(wèn)題，并且↓←其投入成本相(xiàng)對(duì)較低(dī)，企業(yè)≈≤可(kě)以更快(kuài)地(dì)實現(xiàn)投資回報(bàλ★δ≤o)，所以更容易被企業(yè)所接受。2）技(jì)術(shù)水(shuǐ)平。盡管中國(guó)在制(zhì)造業(yè)∏≈方面取得(de)了(le)巨大(dà)的(de)進步，但(dàn)在高(gāo)端智能(néngλ↕₽)制(zhì)造和(hé)機(jī)器(qì)人(rén)技(jì)術(shù)方面與世界先進國£•₹(guó)家(jiā)仍有(yǒu)差距。許多(duō)企業(yè)面臨配套技(÷✘jì)術(shù)升級和(hé)人(rén)才培養的(de)挑戰，導緻在£♥智能(néng)化(huà)應用(yòng)上(sh<£àng)進展較慢(màn)。3）市(shì)場(chǎng)需求。目前市(shì)場(chǎn₹βg)上(shàng)對(duì)于簡單機(jī)械化¥↑(huà)應用(yòng)的(de)需求仍然較大(dà)，因為(wèi)這(zhè¥γ)些(xiē)應用(yòng)可(kě)以快(kuài)速提高(gāo)生(shēng)産效率，¥≥滿足大(dà)多(duō)數(shù)企業(yè)當前的(de)生(shēng) ®産需求，同時(shí)能(néng)在短(duǎn)期內(nèi)實現(xiàn)成本回收。另一(↑→yī)方面，對(duì)于大(dà)多(duō)數(sh✔→γù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，當前的(de)生(shēng ♣β)産模式還(hái)沒有(yǒu)展示出對(duì)未來(lái)發♥&>展的(de)制(zhì)約，因此企業(yè™®§←)更願意先投資于這(zhè)些(xiē)低(dī)端應用(yòng)。2.3 智能(néng)制(zhì)造時∑★λ(shí)代工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì"←©)人(rén)應用(yòng)趨勢在當前全球産業(yè)鏈和(hé)國(guó)際分(fēn)工(gōng)重構的(de)發展趨≠<±勢下(xià)，通(tōng)過智能(néng)制(zhì)造提$δ ↑高(gāo)制(zhì)造業(yè)水(s€ huǐ)平、推動産業(yè)升級和(hé)α≤•≠提高(gāo)企業(yè)競争力已經是(shì)新時(shí)代企業(yè)發展Ω•ασ的(de)必然途徑。随著(zhe)技(jì)術(shù)水(shuǐ)平的(de)提α★升和(hé)市(shì)場(chǎng)需求的∑'₽(de)不(bù)斷演變，智能(néng)化(huà)應用(yòng)将 α成為(wèi)我國(guó)工(gōng)業(yè)機(jφγ₹₹ī)器(qì)人(rén)發展的(de)必然趨勢。1）技(jì)術(shù)創新推動。我國(guó)一(yī)直在緻力于技( ∑¥jì)術(shù)創新，尤其在人(rén)工→ ✔↑(gōng)智能(néng)、大(dà)數(shù)據、機(jī)器(qì)學習(xí)等←>™"領域。這(zhè)種技(jì)術(shù)進步為(wèi)↓×工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)提供了(le)更多(duō)的(★÷πde)智能(néng)化(huà)和(hé)自(zì)主性，使其能(néng)夠适應更為(Ω♥÷wèi)複雜(zá)和(hé)變化(huà)多(duō)樣的(de)生(shēng)産 環境。2）政府政策引導。我國(guó)政府一(yī)>÷♣直在支持智能(néng)制(zhì)造和(hé)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì☆¶≤)人(rén)的(de)發展。通(tōng)過αλ一(yī)系列政策引導和(hé)激勵措施，政府鼓勵企業(yè)投資γ©$β于智能(néng)化(huà)技(jì)術(shù)，提高(gāo)産業(yè)✘"化(huà)水(shuǐ)平，增強制(zhì)造業(yè)實力，鼓勵企業(yè)由“制(zhì)✘¶'造”向“智造”轉變。3）市(shì)場(chǎng)需求變化(huà)。随著(z§☆δ≠he)市(shì)場(chǎng)競争的(de)加₩∏劇(jù)和(hé)勞動力成本的(de)不(bù)斷提高(gāo)，企業(yè)對(↕←♣'duì)提高(gāo)生(shēng)産效率和(hé)增加工(gōng)>'♠業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)利用(yòng)率的(de÷↓)需求也(yě)在增加。智能(néng)化(huà)應用(yòng)能(néng)夠♦≈↓更好(hǎo)地(dì)滿足這(zhè)些(xiē)需求，從(cóng)而在市(sh♠εì)場(chǎng)上(shàng)獲得(de)競争優勢。4）産業(yè)升級需求。中國(guó)制(zhì)造業(yè)正在經曆↔₩∞∏從(cóng)傳統制(zhì)造向智能(néng)制(zhì)造的(de)升級過程，整個(gè©★♠)制(zhì)造業(yè)的(de)設計(jì)、生(shēng)産、售後&¥、管理(lǐ)和(hé)服務模式都(dōu)在發生(shēng)變化(hu≈₽à)。這(zhè)意味著(zhe)企業(yè)需要(yào)÷®βε更靈活、更智能(néng)的(de)生(shēng)産方式，因此推動了→σ↓&(le)對(duì)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)智能(néng)化₩ (huà)應用(yòng)的(de)需求。5）國(guó)際競争需要(yào)。中國(guó)≈<"企業(yè)在國(guó)際市(shì)場(chǎnα¶♣g)上(shàng)越來(lái)越活躍，而國(guó)際客戶已經不(bù)再單純的(de)滿足于$ 傳統生(shēng)産模式和(hé)服務模式¥'β，所以為(wèi)了(le)在全球競争中保持競争力，必須加大(↔λ"dà)對(duì)智能(néng)化(h♠↔uà)技(jì)術(shù)的(de)研究與應用(yòn"≠£g)。綜合來(lái)看(kàn)，雖然目前我↑☆國(guó)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rπ≥↕én)主要(yào)應用(yòng)于低(dī)端的(de∏∑∏)基本服務，但(dàn)是(shì)随著(zhΩ≥αe)智能(néng)制(zhì)造時(shí)代的(de)到(d ♠ào)來(lái)，智能(néng)化(huà)應用(y≈↕£¶òng)将逐漸成為(wèi)中國(guó)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(∞±♣λrén)發展的(de)主流方向。這(zhè)•®♥對(duì)于提高(gāo)制(zhì)造業(yè)水(shuǐ)平、≈↑推動産業(yè)升級和(hé)提高(gāo)全球競争力都(dōu)具有(yǒu)©¶♠積極的(de)影(yǐng)響。基于智能(néng)制(zhì)造的(de)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人∑£"↕(rén)應用(yòng)實踐
3.1 企業(yè)設備智能(néng)化(huà)應用(yòng)的(de™•)規劃原則企業(yè)發展的(de)根本目的(de)是(shì)盈利，而智能(>™→€néng)制(zhì)造是(shì)讓企業(yè)在新發展時(shí)代實®₽β現(xiàn)盈利的(de)途徑。各個(gè)企業(yè)的(de)基本情況和(hé)發展目标γ→₽不(bù)同，因此智能(néng)制(zhì)造在各個(gè)企±♣↓業(yè)的(de)實踐方式也(yě)是(shì)不(bù)相(xiàng)同的(de)，每個(g✔←β₩è)企業(yè)需要(yào)根據自(zì)身(shēn)的(de)發展模式去(qù)建>Ω¥設符合自(zì)身(shēn)的(de)智能(néng)制(zhì)造系統。但(dànσ↑)是(shì)，在企業(yè)盈利目标一(yī)緻的φ¥σ(de)前提下(xià)，所有(yǒu)企業©↔↓(yè)的(de)智能(néng)制(zhì)造發展根本要& ↓(yào)求是(shì)一(yī)緻的(de)，即以降低(dī)生(shēn∑πσ$g)産成本、提高(gāo)生(shēng)産效率和(h← é)重塑管理(lǐ)方式為(wèi)智能(néng)制(zhì)造發展的(£✔∞de)核心價值。1）降低(dī)生(shēng)産成本。通(tōng)過引入自(zì)動化(hu♦•♠à)、數(shù)字化(huà)和(hé)智能(néng)化(huà)技(jì)§∏術(shù)和(hé)裝備，可(kě)以降低(dī)人(rén)力成本、 ♣₩減少(shǎo)資源浪費(fèi)，提高£₩ ←(gāo)資源利用(yòng)效率。還(hái)可(&$kě)以通(tōng)過實時(shí)監控和(hé)優化(huà)生(shēng)産過程，降低(d § ī)能(néng)源消耗和(hé)原材料浪費(fèi)，進一(yī)步 ®降低(dī)總體(tǐ)生(shēng)産成本。2）提高(gāo)生(shēng)産效率。通(tōng)過先進的(de)技(j<<α♠ì)術(shù)和(hé)設備，如(rú)物(wù)聯網、人(rén)工(gō αng)智能(néng)、5G、雲端和(hé •)大(dà)數(shù)據分(fēn)析，可(kě)以實現(xiàn)生(shēng)♣↑産過程的(de)實時(shí)監控和(hé)快(kuài)速響應，這(zhè)有(yǒu)助于減÷÷↔ 少(shǎo)生(shēng)産中的(de)錯(cuò)誤和(hé)♠✘"停工(gōng)時(shí)間(jiān)，提高(gāo)設備利用(© δyòng)率，從(cóng)而增加生(shēn¥↕♠g)産效率。通(tōng)過實時(shí)數(shù)據分(fēn)析，生(shēngδ→)産計(jì)劃和(hé)調度也(yě)可(kě)以更加精準，确保生(shēng)産能(nén>♥≠g)夠及時(shí)響應訂單需求，提高(gāo)交貨速度。3）重塑管理(lǐ)方式。智能(néng)制•&•(zhì)造不(bù)僅是(shì)技(jì)術(shù)的(deπ ≤)應用(yòng)，還(hái)需要(yào)相(xiàng)應的(de)管理(l¶εǐ)體(tǐ)系來(lái)支持。傳統的(de)管理(lǐ)方式可(kě)能(néng)無法充分(×'♦φfēn)發揮智能(néng)制(zhì)造的(de)優勢♦♠×，因此需要(yào)重新思考和(hé)調整管理(lǐ)模式。智能(néng)制(z$'hì)造可(kě)以推動企業(yè)實現(xiàn)數(shù₽β₩π)字化(huà)管理(lǐ)，通(tōng)過數(shù)據驅動的(de)決策，提高(gāo)∏↓管理(lǐ)的(de)科(kē)學性和(hé)靈活性。3.2 工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)智能(nλ éng)化(huà)實踐背景随著(zhe)汽車(chē)工(gōng)業(yè)的(de)迅速發展，特别是(shì)新能(né☆∏ng)源汽車(chē)開(kāi)始登陸泰國(guó)，位于泰國(guó)≠≈σ 羅勇府東(dōng)海(hǎi)岸經濟工(gōngββ)業(yè)區(qū)的(de)某車(chē)軸加工(gō§®εng)企業(yè)獲取的(de)訂單在逐漸增多£≈"(duō)，但(dàn)是(shì)這(zhè)些(xiē)訂單來(lái₽∏π)自(zì)于不(bù)同的(de)車(chē)企，訂單的(de)産品規α←γγ格、數(shù)量、交付周期等不(bù)盡相(xiàng)同，π"♠因此新的(de)生(shēng)産需求需要(yào)∑γ•該企業(yè)改變以往的(de)傳統人(rén)工(gōng)主導生(shēng)産模式，來©>€↔(lái)滿足不(bù)斷增長(cháng)的(de)訂單及生(s₽→hēng)産任務的(de)需求。基于此，該企業(yè)計(jì)劃試點增加一(yī)台工♦β≈✘(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rénα₽)及管理(lǐ)系統，用(yòng)來(lái)解決主要(y♦∏ào)的(de)瓶頸問(wèn)題。1）建立一(yī)套管理(lǐ)系統，改變傳統的(de)“傳紙(zhǐ)條”式α•的(de)信息傳遞方式。該企業(yè)傳統生(shē♠€₽♦ng)産模式下(xià)，是(shì)通(tōng)過人(rén)工÷✔(gōng)填寫生(shēng)産任務單、記錄生(shēn•™★g)産數(shù)據等紙(zhǐ)質表格的(de)方式完成所有(yǒu'∑>)數(shù)據的(de)傳遞與反饋，該✔$σ方式效率低(dī)、容易出錯(cuò)，不(bù)能(néng)滿足目前的(de)生≤☆α£(shēng)産任務要(yào)求。2）增加一(yī)套工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)系統，實現(xiànσ✘)無序狀态零部件(jiàn)的(de)自(zì)動上(shàng)料。該γ&₽企業(yè)零部件(jiàn)原材料是(shì)無序的(de)堆疊在料筐裡(lǐ)面，而且型号種σ©δ類繁多(duō)。傳統生(shēng)産模式下(xià)，工(gōng)人(rén)通(tōng↔←™ )過料筐中的(de)表格來(lái)确認産品型号 ，并人(rén)工(gōng)手動搬運零部件← (jiàn)實現(xiàn)上(shàng)料，勞動強度大(dà)，容€ε≤∑易出現(xiàn)錯(cuò)誤，特别是(shì)在大(dà)産量的(de)生$<♥☆(shēng)産任務時(shí)，往往需要(yào)
2↑>&4 小(xiǎo)時(shí)連續作(zu'σò)業(yè)，該工(gōng)位嚴重制(z$∑§←hì)約整條産線的(de)生(shēng)産效率。3）該企業(yè)生(shēng)産車(chē)間(jiān)老(lǎo)舊(jiù)，配套的(dσ≥♦e)硬件(jiàn)設施比較陳舊(jiù)，生(shēng)産人(ré±→εn)員(yuán)隊伍能(néng)力素質不(bù)足。因©♥∞此配套基礎設施的(de)建設投入和(hé)維護人(rén)才隊伍的(de)建設 ✔←投入也(yě)需要(yào)充分(fēn)考慮在整個(gè)規劃方案 <中。（1）整體(tǐ)方案規劃
根據客戶生(shēng)産的®& (de)根本需求和(hé)智能(néng)制(zhì)造的(Ω♥γ de)核心價值，在車(chē)間(jiān)車(chē)軸機(jīφ" ±)加線端部設置一(yī)台工(gōng)業(yè)機↕♥φ≥(jī)器(qì)人(rén)，實現(xiàn)對(£♦$duì)工(gōng)人(rén)的(de)“完整代替”。因為(wèi)産品在料筐中的(πγ÷de)無序狀态，為(wèi)了(le)實現(€→xiàn)機(jī)器(qì)人(rén)對(duì)工(gōng)件(j∑ ♦σiàn)的(de)自(zì)動識别、自(zì)動抓取，為(wèi)>機(jī)器(qì)人(rén)配置了(le)數(shù)據管理(lǐ)γ&系統和(hé)“眼睛系統”——3D智能(néng)相(x∞∑iàng)機(jī)，用(yòng)來(lái)引導機(jī)器(qì)人(rén)主動識别工$φ©♥(gōng)件(jiàn)狀态，而
3D
相(xiàng)機(j₹₩ī)的(de)智能(néng)軟件(jiàn)系統可(kě)以主動的(de)規劃機δ<✔(jī)器(qì)人(rén)的(de)移動路(lù)徑，實現(xiàn)最短(duǎnπ®γ)路(lù)徑搬運，同時(shí)規避機(jī)器(qì)人(rén)與料筐的(de)碰壁δ≤® 風(fēng)險。工(gōng)件(jiàn)在料筐中的(de)狀'€态及智能(néng)相(xiàng)機(jī)如(rú)圖1所示。
圖1 工(gōng)件(jiàn)在料框中的(de)狀态及智能(néng)相≤™₽(xiàng)機(jī)
在控制(zhì)管理(lǐ)系統方面，根據客戶整個(gè)車(chē)間(jiān)設備應ασ±用(yòng)狀态和(hé)生(shēngε≥)産活動的(de)管理(lǐ)需求，重新為(wèi)客戶搭建了(¥÷&πle)整套智能(néng)管理(lǐ)系統，涵蓋了(le)銷售、設計(jì)、生(§πshēng)産、倉儲和(hé)運輸等全部流程環節，以及産線、倉儲、轉運等全部設備控制≥≤'"(zhì)，實現(xiàn)了(le)全部設備各個(gè)環節的(de)聯通(tōng)。∑ 控制(zhì)管理(lǐ)系統結構圖如(rú)圖2所示。
圖2 控制(zhì)管理(lǐ)系統結構圖
由于控制(zhì)管理(lǐ)系統涵蓋了(αle)收集并處理(lǐ)整個(gè)車(c♠★hē)間(jiān)産生(shēng)的(de)全部數(shù)據，因此該系♦"統需要(yào)更高(gāo)的(de)傳輸能(néng)力和(hé)計(jλ♠ì)算(suàn)能(néng)力。客戶老(lǎo)舊(♥♦"jiù)工(gōng)廠(chǎng)的(de)通₹ ₹ (tōng)信電(diàn)纜不(bù)足♣₩₽以支撐大(dà)量數(shù)據的(de)傳輸能(néng)力和(héδ↕★)傳輸速度，而客戶的(de)投入預算(suàn)也(yě)不(bù₽☆→☆)足以支持新的(de)大(dà)型服務器(qì)和(hé)光(guāng)纖電(diàn)纜的π×(de)硬件(jiàn)投資，因此傳統的(de)數(shù)據傳輸♠ >與計(jì)算(suàn)方式無法滿足該管理(lǐ)系統的(de)需求。而經過現(xiàn)場(×✔★chǎng)測試，客戶工(gōng)廠(chǎng)區(qū)域已經實®✔現(xiàn)了(le)
5G 網絡的(de)覆蓋，所以該項目中通(tōn∑≥™¥g)過與泰國(guó)當地(dì)通(tōnσαg)信運營商的(de)合作(zuò)，采用(yòng)了(le)
5± G通(tōng)信技(jì)術(shù)，大(dà)型計(jì)算(suàn)服務器(q₩☆ì)采用(yòng)長(cháng)期租賃的(de)方式共享華為(wèi)的(de)αε¥雲端服務器(qì)，通(tōng)過設置 5G+
雲計(jì)>✘₽算(suàn)的(de)方式解決了(le™$>¥)大(dà)量數(shù)據傳輸和(hé)數(shù)據≈計(jì)算(suàn)的(de)問(wèn)題。而通(t¥★ōng)過該種租賃方式，也(yě)避免了(le)初期通(tōn₩✘<g)信光(guāng)纜和(hé)傳統服務器(qì)軟硬件(jiàn)巨大(∏®βdà)投資可(kě)能(néng)給企業(yè)帶來(lái∑✔)的(de)困難。
（2）基于智能(néng)相(xiàng)機(©÷↕<jī)的(de)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)應用(yòng)系統<'
為(wèi)了(le)實現(xiàn)機(jī)器(qì)人(rén)對(duì)外(wàiσ®←↓)在環境變化(huà)的(de)感知(zhī)與适應，達₩&"↔到(dào)無序狀态下(xià)零部件(♣₽jiàn)的(de)主動識别、主動抓取和(hé)主動搬運，該工(gōng)業(yè)機(♣λεjī)器(qì)人(rén)搭配了(le) Mech-Mind £$ ↑3D
Laser L 智能(néng)相(xiàng)機(jī)系統，使機≈ε§✔(jī)器(qì)人(rén)擺脫了(le)外(wài)界環境的(de)束縛，實現(xiàn)了εε♦(le)智能(néng)化(huà)。工(gō♦λ÷₽ng)件(jiàn)的(de) 2D圖像和(' hé) 3D 點雲圖像如(rú)圖 3 所示。
圖3 工(gōng)件(jiàn)的(de) 2D 圖像 和(hé) 3D 點雲圖像
首先，3D 智能(néng)相(xiàng)機(jī)通(tōng)過激光(guāng)掃描，獲π₹&取料筐中工(gōng)件(jiàn)的(de)圖片信息，并通(tōng)過自(zì)身(shēn)的(de)軟件(jiàn)系統 ★π'，形成高(gāo)精度的(de) 3D點雲數(shù)據，從(cóng)而實現(xiànσ )對(duì)工(gōng)件(jiàn)狀态的(de)實時(shí)監控和(hé)數♠$<(shù)據獲取。在項目初期調試階段，智能(néng)相(xiàng)機(jī)軟件±←φ(jiàn)系統會(huì)主動收集大(dà)量的(de)圖片信息并通(tōng)過深度學習(xí)标注訓練工(gōng)具σ€軟件(jiàn)系統，對(duì)不(bù)同狀态的(de)工(gōng)件(jiàn)圖片進行(xín₹★∑•g)分(fēn)類識别，完成工(gōng)件(j♦∑≤iàn)模型識别訓練，使智能(néng)系統達到(dào)穩定的("×$→de)、高(gāo)效的(de)工(gōng)作(zuò)狀态。
系統在獲得(de)工(gōng)件(jiàn)狀 ∑↔∏态點雲圖像後，其軟件(jiàn)計(jì)算(suàn)系統經過大(dà)量的(de)數(shù)據計(jì)算(suà ×n)，完成物(wù)理(lǐ)信息系統的(de)轉換，獲取所有(yǒu)€↑∑工(gōng)件(jiàn)姿态、位姿矯正和(hé)選取抓取點等數(sh'₹§ù)據信息，該數(shù)據信息即為(wèi)該¶✔₽案例的(de)工(gōng)程參數(shù)。此時(shí)βλ根據智能(néng)相(xiàng)機(jī)主控÷ 軟件(jiàn)的(de)參數(shù)設置，系統≈™α會(huì)自(zì)主的(de)編寫機(jī)器(qì)≥©人(rén)邏輯控制(zhì)程序，根據點雲圖像判斷工(>¶→gōng)件(jiàn)的(de)堆疊層級，規劃工(gōng)件(jiàn≈>)抓取順序，并在虛拟仿真環境下(xià)生(shēng≠&)成機(jī)器(qì)人(rén)運動路(lù)徑軌↕迹，至此機(jī)器(qì)人(rén)系統完成了(☆le)主動獲取外(wài)界環境參數(s'¶hù)并主動規劃作(zuò)業(yè)任務的(d'±e)能(néng)力。機(jī)器(qì)人(rén)系統自(zì)動生(shēn→"g)成的(de)路(lù)徑軌迹如(rú)圖4所示。
圖4 機(jī)器(qì)人(rén)系統自(z→±™ì)動生(shēng)成的(de)路(lù)β•徑軌迹
因為(wèi)工(gōng)件(jiàn)處于“深坑”式的(de)±©φ料筐中，所以機(jī)器(qì)人(rén)在抓取過程中，需要(yào)尋找一(yī)個(gè)合适的(de)姿态完成工(gōng)₩♥件(jiàn)的(de)抓取，特别是(shì)靠近(jìn)料筐邊緣的(de)工(gōng)件(j '$iàn)，一(yī)側是(shì)工(gōng)件(jiàn)，另一✔♠♥±(yī)側是(shì)料筐壁，所以很(hěn)容易導緻機(jī)↑≈&器(qì)人(rén)與料筐壁發生(shēng)碰撞，因此機(jī)器(qì)人(rén)在完成作(×♥>→zuò)業(yè)路(lù)徑規劃後，根據料筐模型的(de)位置參數(shù)，可(kě)以在虛拟仿真軟件(jiàn)環境×&下(xià)做(zuò)移動路(lù)徑軌迹的(de)仿真計(jì)算(suàn)，确保機(j ī)器(qì)人(rén)自(zì)動規劃的(de)∏φ 抓取姿态和(hé)軌迹路(lù)徑是(shì)絕對(∑±duì)安全可(kě)靠的(de)。機(jī)器(qì)人(rén)抓取姿态®λ和(hé)路(lù)徑軌迹的(de)仿真計(jì)算(suàn™≥≈)如(rú)圖5所示。
圖5 機(jī)器(qì)人(rén)抓取姿态和≈✔↕♦(hé)路(lù)徑軌迹的(de)仿真計(jì)算(γ suàn)
3D智能(néng)相(xiàng)機(jī)的(de)"÷∑→應用(yòng)，使傳統工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)實現→₽φ>(xiàn)了(le)智能(néng)制(zhì)造自(zì)感知(zhī)和(hé)高(gāo)柔性的(de)核心要(yào)求←✔γ，但(dàn)是(shì)這(zhè)隻是(shì)執行(xíng)層面的(de)升，而管理(lǐ)層面和(hé)計(jì)算(suàn)層面的(de)問(w←§λδèn)題，還(hái)需要(yào)先進的(de)信息系統和(hé)計(jì)算(suàn)系統來(lái)支撐
（3）基于5G通(tōng)信和(hé)雲端計(jì)算(suàn)的(π∑de)數(shù)據傳輸和(hé)處理(lǐ)系統工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)的(deσ♦$✘)智能(néng)化(huà)應用(yòng)過程中，設置了(le)大(δ≈♦↓dà)量的(de)傳感器(qì)來(lái)收集物(wù)理(lǐ)對(duì)象的(de)信息，并通(tōng)過信息物(wù)♥ 理(lǐ)系統将這(zhè)些(xiē)信息轉換成數(shù)字信号，機(jī)器(qì)人(rén)通(♦±tōng)過對(duì)這(zhè)些(xiē)數(shù)字信号的(↓απde)解讀(dú)來(lái)實現(xiàn)對(duì)物(wù)理(lǐ)對(duì)象的(πφ™de)監控和(hé)外(wài)在環境的(de)感知(zhī)，所以整個(gè'÷)系統的(de)數(shù)據傳輸能(néng)力和(hé)數(shù)據處理&₩←≠(lǐ)能(néng)力決定了(le)該系統的(de)智能(néng)化(≤♦€φhuà)水(shuǐ)平。本項目案例采用(yòng)了(le)5G的(de)數(sh♥®¥ù)據傳輸方式和(hé)華為(wèi)雲端δ服務器(qì)的(de)數(shù)據處理(lǐ)方式，具體(tǐ)邏輯架構如(rú)圖6所示。
圖6 數(shù)據傳輸與處理(lǐ)系統邏輯圖
機(jī)器(qì)人(rén)系統和(hé)智能(néng)相(xiàng)機(jī)§λ系統将收集到(dào)的(de)大(dà)量的(de)數(shù)據通(tōng)過5G網絡時(shí)時(shí)傳遞到(dào)工(gōng)廠(c¥'hǎng)SAP雲端服務器(qì)，經現(xiன•n)場(chǎng)測試，5G網絡提供超過100Mb/s的(de)上(shàng)行(xíng)速率，↓✔保證了(le)高(gāo)清圖像和(hé)機(jī)器(qì)人(rén)動态數(sh₽↔ ù)據的(de)無差錯(cuò)傳輸，數(shù)據傳遞過程零數(shù)據丢失和(hé)零宕機(jī)，π±保證數(shù)據的(de)實時(shí)傳遞和(hé)穩定傳輸，特别是(shì)數(shù)據自(zì)動加密和(hé)數(shù₽↔≥)據自(zì)動備份，使整個(gè)數(shù)據系統更加安全可(kě)靠。雲端服務器(qì)在收到(dào)數(shùγ® )據信息後，能(néng)夠快(kuài)速解析、處理(lǐ)與存儲，并通(tōng)過5G将命令信息反饋給機(j<•ī)器(qì)人(rén)執行(xíng)端控制(zhì)器(qì)，使機(jī←↕©)器(qì)人(rén)能(néng)夠快(kuài)速、準确地(dì)移動，高(gāo)↓≠效的(de)完成生(shēng)産任務。另一(yī)方面，雲端服務器(qì)通(tōng)過分(fēn)析獲取的(de)關于機(jī)器(qì)人(rén)系統動态運行(xíng)數(∞↑∏♥shù)據，可(kě)以反之監測機(jī)器(qì)人(rén)的(de)運行(xíng)狀态，提供預測性維護和(hé)避免突發性故¶★∑障，從(cóng)而提高(gāo)機(jī)器(qì)人(rén)系統的(d $e)工(gōng)作(zuò)效率和(hé)保證産品質量。
在工(gōng)廠(chǎng)管理(lǐ)層♣♠面，通(tōng)過雲端服務器(qì)的(de)應用(yòng)，客戶可(kě)以利用(yòng)共享的(de)軟硬件(jiàn)資源靈活的♥ε±∏(de)調用(yòng)雲端信息，雲端服務器(qì)可(kě)以有(yǒu)效地(dì)将銷售、制(zhì)造、儲存甚至網絡等數(s™¶♣hù)據信息整合起來(lái)形成動态共享信息資源池，從(cóng)而幫助管理(lǐ♥∑∑)層實現(xiàn)正确決策和(hé)市(shì)場(chǎng)迅速響應。
3.4 實踐效果
該項目的(de)成功規劃和(hé)實施，不(bù)但(dàn)解決了(l>₹>→e)客戶的(de)生(shēng)産瓶頸問(wèn)題，還(hái)在客戶有(yǒu)限的(de)成本投入內(nèi)完成∏♥↕了(le)工(gōng)廠(chǎng)産業(yè)化(huà)升級，幫助客戶提前轉變了(le)生(s→ ¶hēng)産管理(lǐ)模式。
1）完成了(le)工(gōng)業(yè)機(∑×jī)器(qì)人(rén)的(de)智能(néng)化(hu§↓βà)應用(yòng)，3D視(shì)覺系統和(hé)智能(néng)軟件(jiàn)系統使傳統工(gōng)業(y←βè)機(jī)器(qì)人(rén)變得(de)更加“聰明(míng)”，可(kě)以主動識别多(duō)種型号産品并₹₹♥₽完成在任意姿态下(xià)的(de)智能(n∞•♥éng)拾取與自(zì)主規劃路(lù)徑的(de)智能(néng)搬運，實現(xiàn)了(le)智£₩能(néng)制(zhì)造的(de)自(zì)感知(zhī)、高(gāo)柔性的(de)核心要(yào)求，真正做(zuò)到(dào)了(×↑<★le)完全替代工(gōng)人(rén)，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于工(gōσ®₹₽ng)人(rén)的(de)工(gōng)作(zuò∑↕σ)效率。2）5G通(tōng)信技(jì)術(shù) ←★ 與雲端服務器(qì)的(de)應用(yòngλ)，一(yī)方面極大(dà)地(dì)提高(gāo)了(le)設備生(shēn¥αg)産效率和(hé)企業(yè)管理(lǐ)效率；另一(yī)方面與傳統生(shēng)産管理(lǐ)模式相(xiàng)比，客戶以長(cháng)¥÷期租賃的(de)方式獲得(de)專業(y¶¶è)的(de)穩定的(de)數(shù)據系統，并且随時(shí)享受叠代升級的(de)服務ε♥£↓，也(yě)減少(shǎo)了(le)維護人(rén)員(yuán)的(de)投入成本，✔α同時(shí)享有(yǒu)更加裝業(yè)團隊的(de)維護與培訓服務，間(jiān)接的(de)降低(dī)了(le)企業(y♣δ↔è)運營成本，增強了(le)産品在市(shì)場(chǎng)上(shàng)的(de)競"<α争力。
随著(zhe)全球制(zhì)造業(yè)的(de)快(kuà$©≤i)速發展，工(gōng)業(yè)機(j÷₩ ī)器(qì)人(rén)技(jì)術(shù)已經得(de)到(dào)了(le)廣泛的(de)應用(yòn✔↑×g)和(hé)開(kāi)發，當今面對(duì)智能™×®✔(néng)制(zhì)造的(de)發展要(yào)求，機(jī)器(qì)人(rén)很(hěn)難再單純的(de)依靠傳統應用(yαε≤òng)模式來(lái)實現(xiàn)價值最大(dà)化(huà)，因此工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)₹₽的(de)智能(néng)化(huà)應用(yòng)是(shì)"智能(néng)制(zhì)造時(shí)↓♠'代必然選擇。3D視(shì)覺技(jì)術(shù)、信息物(wù)理(>≈&lǐ)系統、大(dà)數(shù)據、5G和(hé)雲計(jì)算(suàn)等新科(kē)技(jì)的(de)快(kuài)速發展為(wè™π≥i)工(gōng)業(yè)機(jī)器(qδσì)人(rén)的(de)智能(néng)化(huà)應用(yòng)提供了(le)可(kě)靠支持，能(néng)>&✘夠幫助企業(yè)在傳統工(gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)基礎上(shàng)實現(xiàn)更大(dà)的(de)提升生(shēng)産§¶≈效率和(hé)優化(huà)管理(lǐ)系統，使企業(yè)主動地(dì)占據有(yǒu)利的(de)競争位置和(hé)具備更大(dφ↓à)的(de)競争優勢。
